HMC1023LP5E：72 MHz 双可编程低通滤波器驱动的卓越之选

在电子工程师的设计世界里，滤波器是至关重要的组件，它能帮助我们筛选出所需的信号，抑制干扰。今天要给大家详细介绍一款出色的滤波器——HMC1023LP5E，一款 72 MHz 双可编程低通滤波器，它具备诸多优秀特性，适用于多种应用场景。

文件下载：HMC1023.pdf

典型应用

HMC1023LP5E 的应用范围非常广泛，在点对点固定无线和蜂窝基础设施收发器的数据转换器前后的基带滤波、软件定义无线电应用、抗混叠和重建滤波、测试和测量设备以及 ADC 驱动应用中都能发挥重要作用。

功能特性

低噪声与高线性度

它拥有低噪声系数，仅为 10 dB，能有效减少信号中的噪声干扰。同时，具备高线性度，带内输出 IP3 > +30 dBm，带内输出 IP2 > +60 dBm，确保信号在传输过程中保持良好的线性特性，减少失真。

可编程带宽与增益

预编程和/或可编程带宽范围为 5 MHz 至 72 MHz，3 dB 带宽精度可达 ±2.5%，能满足不同场景下对带宽的需求。可编程增益为 0 或 10 dB，可根据实际情况灵活调整信号增益。

集成与智能设计

集成了 ADC 驱动放大器，具有 6 阶巴特沃斯幅度和相位响应，能提供稳定的滤波效果。还具备自动滤波器校准功能，可保证滤波器性能的稳定性。此外，外部可控的共模输出电平、滤波器旁路选项等设计，进一步提升了其使用的灵活性。而且，它在引脚和寄存器方面与 HMC900LP5E 兼容，方便工程师进行升级和替换。同时，拥有读写串行端口接口 (SPI)，便于进行编程和控制，采用 32 引脚 5x5 mm SMT 封装，体积小巧，节省电路板空间。

电气规格

模拟性能

在模拟性能方面，其通带增益可设置为 0 dB 或 10 dB，3 dB 角频率可在 5 MHz 至 72 MHz 之间进行编程，旁路模式下可达 75 MHz 至 100 MHz。未校准情况下，3 dB 角频率变化为 ± 20 %，校准后为 ±2.5 %至 ± 3.5 %，且随温度变化的 3 dB 角频率变化率为 ±0.03 % / °C。在不同带宽和增益设置下，输出噪声和噪声系数也有明确的指标，输入参考的带内和带外 IM3、输出 IP3 和 IP2 等参数都表现出色。

数字 I/O 与电源

数字 I/O 方面，CALCK 频率在 20 MHz 至 80 MHz 之间，SCLK 频率可达 20 MHz 至 30 MHz，数字输入和输出的电平也有相应规定。电源方面，模拟和数字电源电压为 4.75 V 至 5.25 V，电源电流约为 240 mA，上电复位时间为 250 μs。

应用优势

灵活性与通用性

准确、任意、用户定义的带宽，可编程增益以及灵活的可编程 IO 接口，使 HMC1023LP5E 具有无与伦比的灵活性。它能支持众多无线电标准、频率和带宽，用单一硬件平台就能满足多样化的需求。

简化设计与成本优势

在发射机和接收机应用中，它能作为抗混叠滤波器、ADC 驱动和阻塞器抑制滤波器，其 6 阶巴特沃斯滤波器响应几乎没有通带纹波，带宽精度达 ±2.5%，能简化调制解调器设计，无需复杂的自适应均衡方案。与离散滤波器相比，它节省了宝贵的电路板面积和成本，还能克服离散滤波器在基带信号处理中的匹配问题，提供出色的增益和相位平衡。

接口设计

输入接口

输入级具有可编程输入阻抗，可通过 Reg 01h[9] 和 Reg 02h[10] 进行配置，支持 100 Ω / 400 Ω / 1 kΩ 差分或 50 Ω / 200 Ω / 500 Ω 单端输入阻抗。宽输入共模电压范围进一步简化了输入接口设计，无需特定的输入阻抗，支持交流耦合和直流耦合接口，能根据驱动设备的需求进行优化匹配，实现最佳噪声系数性能。

输出接口

输出共模电压可通过 CMI 和 CMQ 引脚分别为同相和正交输出进行设置，范围为 0.9 V 至 3 V，在不同信号摆幅下都能稳定工作。输出阻抗标称值为 10 Ω 单端或 20 Ω 差分，输出接口为 OpAmp 驱动器，能驱动不同负载，可根据被驱动设备的需求进行设计。

线性度、带宽精度与电流消耗

HMC1023LP5E 是高线性度设备，在整个工作范围内，输出 IP3 通常超过 30 dBm，输出 IP2 超过 60 dBm。为保持线性度和带宽精度的最佳性能，建议使用表 9 中推荐的 OpAmp 偏置设置。较高的 OpAmp 偏置设置能提高线性度和带宽精度，但会增加电流消耗。在某些对电流消耗有要求的应用中，可以适当降低偏置设置，以牺牲一定的线性度和带宽精度为代价，换取更低的电流消耗。

非易失性一次性可编程 (OTP) 内存

它包含 OTP 内存，用户可在启动时对 HMC1023LP5E 的默认配置进行编程，包括带宽、滤波器旁路使能、增益、输入阻抗、OpAmp 偏置和驱动偏置等设置。一旦 OTP 内存编程完成，上电时设备将进入预设状态，但仍可通过串行端口接口重新配置。

滤波器编程与校准

带宽设置

HMC1023LP5E 的 3 dB 带宽可在 5 MHz 至 72 MHz 范围内编程，校准后带宽精度可达 ±2.5%。带宽配置可通过粗带宽设置（Reg 02h[9:6]）和细带宽设置（Reg 03h[3:0]）来实现，有未校准和校准两种情况，校准又分为自动和手动两种方式。

校准过程

校准需要一个输入时钟，通过在 CALCK 引脚施加 20 MHz 至 100 MHz 的时钟信号，设置相关寄存器，即可完成校准。校准完成后，校准结果会自动写入相应寄存器，也可根据需要进行手动调整。

订购信息

HMC1023LP5E 有未编程和预编程两种产品可供选择。未编程标准部件的订购编号为 HMC1023LP5E - 000000，预编程产品的订购需要根据所需的带宽、增益和 OpAmp 偏置设置确定部件编号，具体可参考相关表格和说明。

工作原理

功能模块

HMC1023LP5E 由输入增益级、6 阶巴特沃斯低通滤波器、输出驱动器、RC 校准电路、偏置电路、一次性可编程内存、串行端口接口和内置自测试 (RC - BIST) 等功能模块组成。

各模块作用

输入增益级为可编程的 0 或 10 dB 增益级，驱动 6 阶低通滤波器。低通滤波器通过改变电容和电阻元件实现粗带宽和细带宽的调整，其衰减可根据标准巴特沃斯传递函数计算。输出驱动器为差分 AB 类驱动器，能直接驱动典型的 ADC 负载。RC 校准电路利用已知时钟测量片上 RC 时间常数，实现滤波器的校准。偏置电路提供参考电流，一次性可编程内存用于存储默认配置，串行端口接口用于编程和控制，内置自测试功能可对 RC 校准电路进行测试。

总结

HMC1023LP5E 是一款功能强大、性能卓越的双可编程低通滤波器，在带宽、增益、线性度、噪声等方面都有出色的表现。其丰富的功能特性和灵活的设计使其适用于多种应用场景，能为电子工程师的设计带来更多的便利和可能性。在实际应用中，我们可以根据具体需求合理配置其参数，充分发挥其优势，为项目的成功实施提供有力支持。大家在使用过程中有没有遇到过一些特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。